ＦＭＣＷレーダ装置用信号処理装置、ＦＭＣＷレーダ装置用信号処理方法、ＦＭＣＷレーダ装置
【課題】受信波から干渉を検出するＦＭＣＷレーダ装置、ＦＭＣＷレーダ信号解析方法を提供する。
【解決手段】ＦＭＣＷレーダ装置における送信波と受信波とのビート信号の信号処理を行うＦＭＣＷレーダ装置用信号処理装置であって、１つのアップビート区間又は１つのダウンビート区間であるサンプリング期間内にサンプリングされたビート信号である長さＭサンプルの第１データを、該サンプリング期間内にＫ個連続して取得する取得部と、取得部により取得された第１データの周波数領域への変換を行い、該変換の結果を第２データとする第１変換部と、第１変換部により変換されたＫ個の第２データの中に、異常な第２データである異常データが存在する否かの判定を行う判定部とを備えた。
【解決手段】ＦＭＣＷレーダ装置における送信波と受信波とのビート信号の信号処理を行うＦＭＣＷレーダ装置用信号処理装置であって、１つのアップビート区間又は１つのダウンビート区間であるサンプリング期間内にサンプリングされたビート信号である長さＭサンプルの第１データを、該サンプリング期間内にＫ個連続して取得する取得部と、取得部により取得された第１データの周波数領域への変換を行い、該変換の結果を第２データとする第１変換部と、第１変換部により変換されたＫ個の第２データの中に、異常な第２データである異常データが存在する否かの判定を行う判定部とを備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＦＭＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave）方式を用いるレーダ装置の信号処理を行うＦＭＣＷレーダ装置用信号処理装置、ＦＭＣＷレーダ装置用信号処理方法、ＦＭＣＷレーダ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図７は、従来のＦＭＣＷレーダ装置における周波数変化の一例を示すタイミングチャートである。この図の（ａ）及び（ｂ）のそれぞれにおける横軸は時間を示し、縦軸は周波数を示す。また、この図の（ａ）は、送信波の搬送波周波数（送信周波数）及び受信波の搬送波周波数（受信周波数）の時間変化を示す。ここで、実線は、送信周波数の時間変化を示し、破線は、受信周波数の時間変化を示す。また、この図の（ｂ）は、ビート信号の周波数（ビート周波数）の時間変化を示す。ｔはＦＭの１周期時間、Δｆは周波数偏移幅、ｆｂはビート信号周波数、ｆｍは変調周波数（＝１／ｔ）である。
【０００３】
一般にＦＭＣＷレーダ装置は、三角波状にＦＭ変調をかけた電波を送信波として送信し、ターゲットからの反射波である受信波を受信する。三角波状の変調のため、送信波と反射波の時間差Δｔ（＝遅延時間）が周波数差ｆｂになって計測される。時間差はターゲットとの距離により変化するため、送信波と受信波をミキシングすることにより差分のビート信号を取り出し、ビート信号を周波数解析することでターゲットの周波数差を検出し、周波数差から距離を算出する。
【０００４】
この例において、送信周波数及び受信周波数が増加する区間（アップビート区間）においてビート周波数はｆｕになり、送信周波数及び受信周波数が減少する区間（ダウンビート区間）においてビート周波数はｆｄになる。ｆｕとｆｄは、互いに極性が反転した周波数になっているが、実際には折り返して同じ周波数として得られる。また、検知したターゲットに速度があった場合にはｆｕとｆｄにドップラー周波数分の差が出る。アップビート区間及びダウンビート区間のビート信号がそれぞれ別にＡ／Ｄ（Analog／Digital）変換され、周波数解析が行われる。周波数解析は、一般的にＦＦＴ（Fast Fourier Transform）を用いる。
【０００５】
図８は、ＦＭＣＷレーダ装置における距離Ｒと各パラメータの関係式である。図９は、ＦＭＣＷレーダ装置における距離分解能ΔＲの算出式である。ここで、ｃは光速、Ｒはターゲットまでの距離である。
【０００６】
上述した距離Ｒと各パラメータの関係式には送信周波数が含まれていないため、ビート周波数および距離Ｒは送信周波数に依存しないことが分かる。また、上述した距離分解能ΔＲの算出式から分解能を高めるにはΔｆを広げる必要があることがわかる。
【０００７】
また、ＦＦＴによるビート周波数の解析範囲はＡ／Ｄ変換のサンプリング周波数の半分までである。サンプリング周波数が同じとすると周波数分解能が高めるためにはサンプルデータ数が多くしてＦＦＴのポイント数を多くする必要がある。
【０００８】
なお、従来技術として、他のレーダ装置との干渉の発生を検出するＦＭＣＷレーダ装置がある（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００６−３００５５０号公報
【特許文献２】特開２００６−２２０６２４号公報
【特許文献３】特開２００２−１６８９４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ＦＭＣＷレーダ装置が至近距離を検知する場合や高分解能化を図る場合、送信周波数の周波数偏移幅を広帯域化することが必要となる。その場合、類似システム等の干渉源が近傍周波数であれば干渉を受けやすくなってしまう。そのため、干渉事象および与干渉波の検出を行う必要がある。
【００１０】
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、受信波から干渉を検出するＦＭＣＷレーダ装置、ＦＭＣＷレーダ信号解析方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決するため、本発明の一態様は、ＦＭＣＷレーダ装置における送信波と受信波とのビート信号の信号処理を行うＦＭＣＷレーダ装置用信号処理装置であって、１つのアップビート区間又は１つのダウンビート区間であるサンプリング期間内にサンプリングされたビート信号である長さＭサンプルの第１データを、該サンプリング期間内にＫ個連続して取得する取得部と、前記取得部により取得された第１データの周波数領域への変換を行い、該変換の結果を第２データとする第１変換部と、前記第１変換部により変換されたＫ個の第２データの中に、異常な第２データである異常データが存在する否かの判定を行う判定部とを備える。これにより、ＦＭＣＷレーダ装置用信号処理装置は、受信波から干渉を検出することができる。
【００１２】
また、前記第１変換部は、Ｍ点のＦＦＴにより第１データの周波数領域への変換を行っても良い。これにより、ＦＭＣＷレーダ装置用信号処理装置は、高速に受信波から干渉を検出することができる。また、更に、前記判定部により前記異常データが存在すると判定された場合、前記異常データに対応する第１データの値を所定の第３データの値に置き換え、Ｋ個の第１データを取得された順に連結して（Ｍ×Ｋ）サンプルの第４データを生成する生成部と、前記生成部により生成された第４データの周波数領域への変換を行い、該変換の結果を第５データとする第２変換部と、前記第２変換部により変換された第５データに基づいて、前記ＦＭＣＷレーダ装置から障害物までの距離に関する情報を算出する算出部とを備えても良い。これにより、ＦＭＣＷレーダ装置用信号処理装置は、干渉の影響を除去して距離を算出することができる。
【００１３】
また、前記第２変換部は、（Ｍ×Ｋ）点のＦＦＴにより第４データの周波数領域への変換を行っても良い。これにより、ＦＭＣＷレーダ装置用信号処理装置は、高速に距離を算出することができる。また、Ｋ及びＭは、２の累乗であっても良い。これにより、ＦＭＣＷレーダ装置用信号処理装置は、高速に距離を算出することができる。また、前記判定部は、それぞれの第２データの性質を算出し、他の複数の第２データと異なる性質を有する第２データを異常データとしても良い。これにより、ＦＭＣＷレーダ装置用信号処理装置は、干渉の影響を受けた部分を検出することができる。また、前記第２データの性質は、該第２データのパワーのピークの位置であっても良い。これにより、ＦＭＣＷレーダ装置用信号処理装置は、周波数領域のデータを用いて干渉の影響を受けた部分を検出することができる。また、前記第３データの値は、全て０であっても良い。これにより、ＦＭＣＷレーダ装置用信号処理装置は、干渉の影響を除去することができる。また、前記算出部は、前記第５データのパワーのピークの位置を算出し、該ピークの位置に基づいて、ビート信号の周波数を算出しても良い。これにより、ＦＭＣＷレーダ装置用信号処理装置は、周波数領域のデータからビート信号の周波数を算出することができる。また、前記算出部は、前記ビート信号の周波数に基づいて、前記ＦＭＣＷレーダ装置から障害物までの距離を算出しても良い。これにより、ＦＭＣＷレーダ装置用信号処理装置は、距離を高精度に算出することができる。
【００１４】
また、本発明の一態様は、ＦＭＣＷレーダ装置における送信波と受信波とのビート信号の信号処理を行うＦＭＣＷレーダ装置用信号処理方法であって、１つのアップビート区間又は１つのダウンビート区間であるサンプリング期間内にサンプリングされたビート信号である長さＭサンプルの第１データを、該サンプリング期間内にＫ個連続して取得し、取得された第１データの周波数領域への変換を行い、該変換の結果を第２データとし、変換されたＫ個の第２データの中に、異常な第２データである異常データが存在する否かの判定を行うことを実行する。
【００１５】
また、本発明の一態様は、ＦＭ変調波である送信波を生成して送信する送信部と、前記送信部により送信された前記送信波の反射波を受信して受信波とする受信部と、前記送信部により送信された前記送信波と前記受信部により受信された受信波とのビート信号を生成し、該ビート信号のサンプリングを行うビート信号生成部と、１つのアップビート区間又は１つのダウンビート区間であるサンプリング期間内にサンプリングされたビート信号である長さＭサンプルの第１データを、該サンプリング期間内にＫ個連続して取得する取得部と、前記取得部により取得された第１データの周波数領域への変換を行い、該変換の結果を第２データとする第１変換部と、前記第１変換部により変換されたＫ個の第２データの中に、異常な第２データである異常データが存在する否かの判定を行う判定部とを備える。
【００１６】
また、本発明の構成要素、または構成要素の任意の組合せを、方法、装置、システム、記録媒体、データ構造などに適用したものも本発明に含む。
【発明の効果】
【００１７】
開示のＦＭＣＷレーダ装置、ＦＭＣＷレーダ信号解析方法によれば、受信波から干渉を検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
【００１９】
本実施の形態に係るＦＭＣＷレーダ装置の構成について以下に説明する。
【００２０】
図１は、本実施の形態に係るＦＭＣＷレーダ装置の構成の一例を示すブロック図である。このＦＭＣＷレーダ装置は、送信アンテナ１１、送信ＡＭＰ１２、方向性結合器１３、ＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator）１４、変調回路１５、受信アンテナ２１、受信ＡＭＰ２２、ミキサ２３、ＩＦ（Intermediate Frequency）−ＡＭＰ２４、復調回路２５、Ａ／Ｄ変換部２６、信号処理部２７を有する。信号処理部２７は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＤＳＰ（Digital Signal Processor）等のプロセッサとメモリを有し、プログラムを実行する。
【００２１】
本実施の形態に係るＦＭＣＷレーダ装置の動作について以下に説明する。
【００２２】
変調回路１５は、上述した三角波状の送信周波数を示す変調信号を生成し、変調信号に相当する電圧信号として出力する。ＶＣＯ１４は、変調回路１５により出力された電圧信号からＦＭ変調を施した送信波を生成する。方向性結合器１３は、ＶＣＯ１４により出力された送信波を送信ＡＭＰ１１２とミキサ２３へ分配する。送信ＡＭＰ１２は、送信波を増幅する。送信アンテナ１１は、送信波を無線送信する。
【００２３】
送信波は、障害物により反射される。受信アンテナ２１は、障害物による反射波を受信して受信波とする。受信ＡＭＰ２２は、受信波を増幅する。ミキサ２３は、受信ＡＭＰ２２により出力された受信波と方向性結合器１３により出力された送信波とのミキシングを行ってビート信号を得る。ＩＦ−ＡＭＰ２４は、ミキサ２３により出力されたビート信号を増幅する。復調回路２５は、ビート信号のフィルタリングを行って不要な周波数の信号を除去する。Ａ／Ｄ変換部２６は、復調回路２５により出力されたビート信号のＡ／Ｄ変換を行う。信号処理部２７は、Ａ／Ｄ変換部２６により出力されたビート信号を用いて距離検出処理を行う。
【００２４】
信号処理部２７による距離検出処理について以下に説明する。
【００２５】
図２は、本実施の形態に係るターゲット検出処理の一例を示すフローチャートである。アップビート区間中又はダウンビート区間中にＡ／Ｄ変換部２６により出力される長さＮのサンプルデータを区間データとする。また、区間データを所定の部分数Ｋに分割した長さＭのサンプルデータを部分データとする。つまり、Ｎ＝Ｋ×Ｍである。まず、信号処理部２７は、Ｋ個の部分データを順次取得し、部分データの番号である部分番号ｉ（ｉ＝０，１，・・・Ｋ−１）を付してメモリに格納する（Ｓ１２）。
【００２６】
次に、信号処理部２７は、各部分データについてＭポイントのＦＦＴを行い、各ＦＦＴ結果を部分ＦＦＴデータとしてメモリに格納する（Ｓ１３）。次に、信号処理部２７は、部分ＦＦＴデータの比較により干渉を検出し、干渉のある部分ＦＦＴデータを特定してその部分番号を干渉部分番号とする干渉検出処理を行う（Ｓ１４）。
【００２７】
次に、信号処理部２７は、干渉部分番号の部分データである干渉部分データを全て０に置き換える（Ｓ３２）。次に、信号処理部２７は、全ての部分データを部分番号順に連結して長さＮの区間データを再構成する（Ｓ３３）。次に、信号処理部２７は、再構成された区間データについてＮポイントのＦＦＴを行い、ＦＦＴ結果を区間ＦＦＴデータとしてメモリに格納する（Ｓ３４）。
【００２８】
次に、信号処理部２７は、区間ＦＦＴデータにおける各サンプルのパワーの中からピークを検出し、検出されたピークのサンプル番号を区間ピークサンプル番号としてメモリに格納する（Ｓ３５）。次に、信号処理部２７は、区間ピークサンプル番号によりターゲットのビート周波数を算出し（Ｓ３６）、ターゲットのビート周波数と送信周波数の変化の傾きとによりＦＭＣＷレーダ装置から障害物までの距離を算出し（Ｓ３７）、このフローは終了する。
【００２９】
ここで、ＦＦＴのポイント数は、２の累乗であることが望ましい。つまり、Ｋ，Ｍ，Ｎは、それぞれ２の累乗であることが望ましい。
【００３０】
なお、信号処理部２７が全ての部分データを部分番号順に連結する際、全ての部分データに窓関数を掛けてから連結することにより、部分データ間の不連続を回避しても良い。
【００３１】
図３は、本実施の形態に係る干渉検出処理の一例を示すフローチャートである。まず、信号処理部２７は、各部分ＦＦＴデータにおける各サンプルのパワーの中からピークを検出し、検出されたピークのサンプル番号を部分ピークサンプル番号ｓ（ｉ）としてメモリに格納する（Ｓ４４）。次に、信号処理部２７は、ｉ＝２に設定する（Ｓ４５）。次に、信号処理部２７は、ｉ＜Ｋであるか否かの判定を行う（Ｓ５１）。
【００３２】
ｉ＜Ｋである場合（Ｓ５１，Ｙｅｓ）、信号処理部２７は、ｓ（ｉ−２），ｓ（ｉ−１），ｓ（ｉ）を取得する（Ｓ５２）。次に、信号処理部２７は、ｓ（ｉ−２）とｓ（ｉ−１）の差の絶対値であるピーク間距離ｄ０、ｓ（ｉ−１）とｓ（ｉ）の差の絶対値であるピーク間距離ｄ１、ｓ（ｉ）とｓ（ｉ−２）の差の絶対値であるピーク間距離ｄ２をそれぞれ算出する（Ｓ５３）。次に、信号処理部２７は、全てのピーク間距離ｄ０，ｄ１，ｄ２が所定の誤差閾値以下であるか否かの判定を行う（Ｓ５４）。
【００３３】
全てのピーク間距離が誤差閾値以下である場合（Ｓ５４，Ｙｅｓ）、ｉを１だけ増加させて（Ｓ５７）、処理Ｓ５１へ移行する。
【００３４】
ピーク間距離の中に誤差閾値を超えたものがある場合（Ｓ５４，Ｎｏ）、信号処理部２７は、ｓ（ｉ−２），ｓ（ｉ−１），ｓ（ｉ）の値の中で他の２つの値とのピーク間距離が最も大きいものを選択して干渉部分ピークサンプル番号とし、その部分番号を干渉部分番号とし、干渉部分番号と干渉部分ピークサンプル番号をメモリへ格納し（Ｓ５５）、処理Ｓ５７へ移行する。また、干渉部分番号の部分ＦＦＴデータを異常データと呼ぶ。
【００３５】
ｉ＜Ｋでない場合（Ｓ５１，Ｎｏ）、信号処理部２７は、干渉部分ピークサンプル番号に対応するビート周波数である与干渉ビート周波数を算出し、与干渉ビート周波数とその時点の送信周波数とから与干渉波の周波数である与干渉周波数を算出し、与干渉周波数をメモリへ格納し（Ｓ５９）、このフローは終了する。
【００３６】
なお、干渉検出処理において、信号処理部２７は、複数の部分ＦＦＴデータの性質を算出し、他の複数の部分ＦＦＴデータの性質と異なる性質を有する部分ＦＦＴデータを異常データとしても良い。部分ＦＦＴデータの性質は、例えば上述の干渉検出処理の例における部分ピークサンプル番号に対応する。
【００３７】
また、干渉検出処理において、信号処理部２７は、部分ＦＦＴデータにおけるフロアノイズの劣化やスパイク上のノイズの発生等の異常を検出することにより、異常が検出された部分ＦＦＴデータを異常データとしても良い。また、干渉検出処理において、信号処理部２７は、複数の部分ＦＦＴデータ同士で全てのサンプルの差分の総和を算出し、この値が所定の閾値より大きい部分ＦＦＴデータの異常データとしても良い。また、干渉検出処理において、信号処理部２７は、干渉検出の対象の部分ＦＦＴデータとその直前の部分ＦＦＴデータとの比較を行い、両者が類似していない場合、対象の部分ＦＦＴデータを異常データとしても良い。
【００３８】
図４は、本実施の形態に係る距離検出処理の一例を示すタイミングチャートである。この図の（ａ）は、ビート周波数の時間変化を表す。ここで、横軸は時間を示し、縦軸はビート周波数を示す。また、この図の（ｂ）は、部分データを示す。また、この図の（ｃ）は、部分ＦＦＴデータとその中で検出された干渉部分ＦＦＴデータとを示す。また、この図の（ｄ）は、干渉部分ＦＦＴデータに対応する部分データが０で置き換えられた部分データを示す。また、この図の（ｅ）は、再構成された区間データを示す。
【００３９】
上述した距離Ｒと各パラメータの関係式に示されるように、ターゲットまでの距離に相当するビート周波数は送信周波数に依存しない。また、図４に示されるように、信号処理部２７がアップビート区間中又はダウンビート区間中に取得された区間データを同じ長さの部分データに分割すれば、個々の部分データから得られるターゲットのビート周波数は同じである。
【００４０】
また、それぞれの部分データは搬送波周波数が異なるデータである。近傍の周波数からの干渉波は、搬送波周波数との差分がビート周波数となって現れるため、干渉波のビート周波数は、搬送波周波数に依存する。信号処理部２７は、この現象の差を用いて干渉を検出する。
【００４１】
本実施の形態によれば、信号処理部２７が１次ＦＦＴ（Ｓ１３）を行い、干渉検出処理により干渉を受けたと判定された部分データを０に置き換えることにより、干渉の影響を除去することができる。また、信号処理部２７が再構成された区間データを用いて２次ＦＦＴ（Ｓ３４）を行うことにより、２次ＦＦＴのポイント数（サンプルデータ長）が多くして送信周波数の周波数偏移幅を広くしても干渉の影響を避けることができ、高分解能でターゲットのビート周波数及び距離を算出することができる。
【００４２】
本実施の形態のＦＭＣＷレーダ装置における送信波をミリ波として、ミリ波レーダ装置に適用した応用例について説明する。
【００４３】
図５は、本実施の形態に係るミリ波レーダ装置の第１の応用例を示す概念図である。この図は、車両３１が壁３２へ接近する場合で、且つ車両３１と壁３２の間に子供３３が存在する場合を示す。この例において、本実施の形態に係るミリ波レーダ装置は、車両３１に搭載され、車両３１の後方に向けて送信波を送信する。本実施の形態に係るミリ波レーダ装置は、従来のミリ波レーダ装置より遥かに近い極近距離ターゲット（数１０ｃｍ以下）を検出できるため、従来のミリ波レーダ装置では困難であった壁３２と子供３３を分離して検出すること可能となる。また、本実施の形態に係るミリ波レーダ装置は更に、壁３２の他に障害物を検出した場合に、「後方の壁の手前に何かあります。」のような警告の音声を出力して運転手に知らせても良い。この例のように、本実施の形態に係るミリ波レーダ装置は、車両３１の後方の高度な安全確保を実現することができる。
【００４４】
図６は、本実施の形態に係るミリ波レーダ装置を用いた第２の応用例を示す概念図である。この図は、渋滞中の道路を車両が走行する場合を示す。この例において、本実施の形態に係るミリ波レーダ装置は、車両４１に搭載され、前方又は後側方に送信波を送信する。本実施の形態に係るミリ波レーダ装置は、従来のミリ波レーダ装置より遥かに近い極近距離ターゲット（数１０ｃｍ以下）を検出できるため、従来のミリ波レーダ装置では困難であった渋滞時のきめ細かい車間距離制御を実現することが可能となる。
【００４５】
本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他の様々な形で実施することができる。そのため、前述の実施の形態は、あらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、何ら拘束されない。更に、特許請求の範囲の均等範囲に属する全ての変形、様々な改良、代替および改質は、全て本発明の範囲内のものである。
【００４６】
以上の実施の形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
ＦＭＣＷレーダ装置における送信波と受信波とのビート信号の信号処理を行うＦＭＣＷレーダ装置用信号処理装置であって、
１つのアップビート区間又は１つのダウンビート区間であるサンプリング期間内にサンプリングされたビート信号である長さＭサンプルの第１データを、該サンプリング期間内にＫ個連続して取得する取得部と、
前記取得部により取得された第１データの周波数領域への変換を行い、該変換の結果を第２データとする第１変換部と、
前記第１変換部により変換されたＫ個の第２データの中に、異常な第２データである異常データが存在する否かの判定を行う判定部と、
を備えるＦＭＣＷレーダ装置用信号処理装置。
（付記２）
前記第１変換部は、Ｍ点のＦＦＴにより第１データの周波数領域への変換を行う、
付記１に記載のＦＭＣＷレーダ装置用信号処理装置。
（付記３）
更に、
前記判定部により前記異常データが存在すると判定された場合、前記異常データに対応する第１データの値を所定の第３データの値に置き換え、Ｋ個の第１データを取得された順に連結して（Ｍ×Ｋ）サンプルの第４データを生成する生成部と、
前記生成部により生成された第４データの周波数領域への変換を行い、該変換の結果を第５データとする第２変換部と、
前記第２変換部により変換された第５データに基づいて、前記ＦＭＣＷレーダ装置から障害物までの距離に関する情報を算出する算出部と、
を備える、
付記１に記載のＦＭＣＷレーダ装置用信号処理装置。
（付記４）
前記第２変換部は、（Ｍ×Ｋ）点のＦＦＴにより第４データの周波数領域への変換を行う、
付記３に記載のＦＭＣＷレーダ装置用信号処理装置。
（付記５）
Ｋ及びＭは、２の累乗である、
付記２に記載のＦＭＣＷレーダ装置用信号処理装置。
（付記６）
前記判定部は、それぞれの第２データの性質を算出し、他の複数の第２データと異なる性質を有する第２データを異常データとする、
付記１に記載のＦＭＣＷレーダ装置用信号処理装置。
（付記７）
前記第２データの性質は、該第２データのパワーのピークの位置である、
付記６に記載のＦＭＣＷレーダ装置用信号処理装置。
（付記８）
前記第３データの値は、全て０である、
付記３に記載のＦＭＣＷレーダ装置用信号処理装置。
（付記９）
前記算出部は、前記第５データのパワーのピークの位置を算出し、該ピークの位置に基づいて、ビート信号の周波数を算出する、
付記３に記載のＦＭＣＷレーダ装置用信号処理装置。
（付記１０）
前記算出部は、前記ビート信号の周波数に基づいて、前記ＦＭＣＷレーダ装置から障害物までの距離を算出する、
付記９に記載のＦＭＣＷレーダ装置用信号処理装置。
（付記１１）
ＦＭＣＷレーダ装置における送信波と受信波とのビート信号の信号処理を行うＦＭＣＷレーダ装置用信号処理方法であって、
１つのアップビート区間又は１つのダウンビート区間であるサンプリング期間内にサンプリングされたビート信号である長さＭサンプルの第１データを、該サンプリング期間内にＫ個連続して取得し、
取得された第１データの周波数領域への変換を行い、該変換の結果を第２データとし、
変換されたＫ個の第２データの中に、異常な第２データである異常データが存在する否かの判定を行う、
ことを実行するＦＭＣＷレーダ装置用信号処理方法。
（付記１２）
前記第１データの周波数領域への変換は、Ｍ点のＦＦＴである、
付記１１に記載のＦＭＣＷレーダ装置用信号処理方法。
（付記１３）
更に、
前記異常データが存在すると判定された場合、前記異常データに対応する第１データの値を所定の第３データの値に置き換え、Ｋ個の第１データを取得された順に連結して（Ｍ×Ｋ）サンプルの第４データを生成し、
生成された第４データの周波数領域への変換を行い、該変換の結果を第５データとし、
変換された第５データに基づいて、前記ＦＭＣＷレーダ装置から障害物までの距離に関する情報を算出する、
ことを実行する、
付記１１に記載のＦＭＣＷレーダ装置用信号処理方法。
（付記１４）
前記第４データの周波数領域への変換は、（Ｍ×Ｋ）点のＦＦＴである、
付記１３に記載のＦＭＣＷレーダ装置用信号処理方法。
（付記１５）
Ｋ及びＭは、２の累乗である、
付記１２に記載のＦＭＣＷレーダ装置用信号処理方法。
（付記１６）
それぞれの第２データの性質を算出し、他の複数の第２データと異なる性質を有する第２データを異常データとする、
付記１１に記載のＦＭＣＷレーダ装置用信号処理方法。
（付記１７）
前記第２データの性質は、該第２データのパワーのピークの位置である、
付記１６に記載のＦＭＣＷレーダ装置用信号処理方法。
（付記１８）
前記第３データの値は、全て０である、
付記１３に記載のＦＭＣＷレーダ装置用信号処理方法。
（付記１９）
前記第５データのパワーのピークの位置を算出し、該ピークの位置に基づいて、ビート信号の周波数を算出する、
付記１３に記載のＦＭＣＷレーダ装置用信号処理方法。
（付記２０）
ＦＭ変調波である送信波を生成して送信する送信部と、
前記送信部により送信された前記送信波の反射波を受信して受信波とする受信部と、
前記送信部により送信された前記送信波と前記受信部により受信された受信波とのビート信号を生成し、該ビート信号のサンプリングを行うビート信号生成部と、
１つのアップビート区間又は１つのダウンビート区間であるサンプリング期間内にサンプリングされたビート信号である長さＭサンプルの第１データを、該サンプリング期間内にＫ個連続して取得する取得部と、
前記取得部により取得された第１データの周波数領域への変換を行い、該変換の結果を第２データとする第１変換部と、
前記第１変換部により変換されたＫ個の第２データの中に、異常な第２データである異常データが存在する否かの判定を行う判定部と、
を備えるＦＭＣＷレーダ装置。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本実施の形態に係るＦＭＣＷレーダ装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図２】本実施の形態に係るターゲット検出処理の一例を示すフローチャートである。
【図３】本実施の形態に係る干渉検出処理の一例を示すフローチャートである。
【図４】本実施の形態に係る距離検出処理の一例を示すタイミングチャートである。
【図５】本実施の形態に係るミリ波レーダ装置の第１の応用例を示す概念図である。
【図６】本実施の形態に係るミリ波レーダ装置の第２の応用例を示す概念図である。
【図７】従来のＦＭＣＷレーダ装置における周波数変化の一例を示すタイミングチャートである。
【図８】ＦＭＣＷレーダ装置における距離Ｒと各パラメータの関係式である。
【図９】ＦＭＣＷレーダ装置における距離分解能ΔＲの算出式である。
【符号の説明】
【００４８】
１１ 送信アンテナ、１２ 送信ＡＭＰ、１３ 方向性結合器、１４ ＶＣＯ、１５ 変調回路、２１ 受信アンテナ、２２ 受信ＡＭＰ、２３ ミキサ、２４ ＩＦ−ＡＭＰ、２５ 復調回路、２６ Ａ／Ｄ変換部、２７ 信号処理部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＦＭＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave）方式を用いるレーダ装置の信号処理を行うＦＭＣＷレーダ装置用信号処理装置、ＦＭＣＷレーダ装置用信号処理方法、ＦＭＣＷレーダ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図７は、従来のＦＭＣＷレーダ装置における周波数変化の一例を示すタイミングチャートである。この図の（ａ）及び（ｂ）のそれぞれにおける横軸は時間を示し、縦軸は周波数を示す。また、この図の（ａ）は、送信波の搬送波周波数（送信周波数）及び受信波の搬送波周波数（受信周波数）の時間変化を示す。ここで、実線は、送信周波数の時間変化を示し、破線は、受信周波数の時間変化を示す。また、この図の（ｂ）は、ビート信号の周波数（ビート周波数）の時間変化を示す。ｔはＦＭの１周期時間、Δｆは周波数偏移幅、ｆｂはビート信号周波数、ｆｍは変調周波数（＝１／ｔ）である。
【０００３】
一般にＦＭＣＷレーダ装置は、三角波状にＦＭ変調をかけた電波を送信波として送信し、ターゲットからの反射波である受信波を受信する。三角波状の変調のため、送信波と反射波の時間差Δｔ（＝遅延時間）が周波数差ｆｂになって計測される。時間差はターゲットとの距離により変化するため、送信波と受信波をミキシングすることにより差分のビート信号を取り出し、ビート信号を周波数解析することでターゲットの周波数差を検出し、周波数差から距離を算出する。
【０００４】
この例において、送信周波数及び受信周波数が増加する区間（アップビート区間）においてビート周波数はｆｕになり、送信周波数及び受信周波数が減少する区間（ダウンビート区間）においてビート周波数はｆｄになる。ｆｕとｆｄは、互いに極性が反転した周波数になっているが、実際には折り返して同じ周波数として得られる。また、検知したターゲットに速度があった場合にはｆｕとｆｄにドップラー周波数分の差が出る。アップビート区間及びダウンビート区間のビート信号がそれぞれ別にＡ／Ｄ（Analog／Digital）変換され、周波数解析が行われる。周波数解析は、一般的にＦＦＴ（Fast Fourier Transform）を用いる。
【０００５】
図８は、ＦＭＣＷレーダ装置における距離Ｒと各パラメータの関係式である。図９は、ＦＭＣＷレーダ装置における距離分解能ΔＲの算出式である。ここで、ｃは光速、Ｒはターゲットまでの距離である。
【０００６】
上述した距離Ｒと各パラメータの関係式には送信周波数が含まれていないため、ビート周波数および距離Ｒは送信周波数に依存しないことが分かる。また、上述した距離分解能ΔＲの算出式から分解能を高めるにはΔｆを広げる必要があることがわかる。
【０００７】
また、ＦＦＴによるビート周波数の解析範囲はＡ／Ｄ変換のサンプリング周波数の半分までである。サンプリング周波数が同じとすると周波数分解能が高めるためにはサンプルデータ数が多くしてＦＦＴのポイント数を多くする必要がある。
【０００８】
なお、従来技術として、他のレーダ装置との干渉の発生を検出するＦＭＣＷレーダ装置がある（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００６−３００５５０号公報
【特許文献２】特開２００６−２２０６２４号公報
【特許文献３】特開２００２−１６８９４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ＦＭＣＷレーダ装置が至近距離を検知する場合や高分解能化を図る場合、送信周波数の周波数偏移幅を広帯域化することが必要となる。その場合、類似システム等の干渉源が近傍周波数であれば干渉を受けやすくなってしまう。そのため、干渉事象および与干渉波の検出を行う必要がある。
【００１０】
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、受信波から干渉を検出するＦＭＣＷレーダ装置、ＦＭＣＷレーダ信号解析方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決するため、本発明の一態様は、ＦＭＣＷレーダ装置における送信波と受信波とのビート信号の信号処理を行うＦＭＣＷレーダ装置用信号処理装置であって、１つのアップビート区間又は１つのダウンビート区間であるサンプリング期間内にサンプリングされたビート信号である長さＭサンプルの第１データを、該サンプリング期間内にＫ個連続して取得する取得部と、前記取得部により取得された第１データの周波数領域への変換を行い、該変換の結果を第２データとする第１変換部と、前記第１変換部により変換されたＫ個の第２データの中に、異常な第２データである異常データが存在する否かの判定を行う判定部とを備える。これにより、ＦＭＣＷレーダ装置用信号処理装置は、受信波から干渉を検出することができる。
【００１２】
また、前記第１変換部は、Ｍ点のＦＦＴにより第１データの周波数領域への変換を行っても良い。これにより、ＦＭＣＷレーダ装置用信号処理装置は、高速に受信波から干渉を検出することができる。また、更に、前記判定部により前記異常データが存在すると判定された場合、前記異常データに対応する第１データの値を所定の第３データの値に置き換え、Ｋ個の第１データを取得された順に連結して（Ｍ×Ｋ）サンプルの第４データを生成する生成部と、前記生成部により生成された第４データの周波数領域への変換を行い、該変換の結果を第５データとする第２変換部と、前記第２変換部により変換された第５データに基づいて、前記ＦＭＣＷレーダ装置から障害物までの距離に関する情報を算出する算出部とを備えても良い。これにより、ＦＭＣＷレーダ装置用信号処理装置は、干渉の影響を除去して距離を算出することができる。
【００１３】
また、前記第２変換部は、（Ｍ×Ｋ）点のＦＦＴにより第４データの周波数領域への変換を行っても良い。これにより、ＦＭＣＷレーダ装置用信号処理装置は、高速に距離を算出することができる。また、Ｋ及びＭは、２の累乗であっても良い。これにより、ＦＭＣＷレーダ装置用信号処理装置は、高速に距離を算出することができる。また、前記判定部は、それぞれの第２データの性質を算出し、他の複数の第２データと異なる性質を有する第２データを異常データとしても良い。これにより、ＦＭＣＷレーダ装置用信号処理装置は、干渉の影響を受けた部分を検出することができる。また、前記第２データの性質は、該第２データのパワーのピークの位置であっても良い。これにより、ＦＭＣＷレーダ装置用信号処理装置は、周波数領域のデータを用いて干渉の影響を受けた部分を検出することができる。また、前記第３データの値は、全て０であっても良い。これにより、ＦＭＣＷレーダ装置用信号処理装置は、干渉の影響を除去することができる。また、前記算出部は、前記第５データのパワーのピークの位置を算出し、該ピークの位置に基づいて、ビート信号の周波数を算出しても良い。これにより、ＦＭＣＷレーダ装置用信号処理装置は、周波数領域のデータからビート信号の周波数を算出することができる。また、前記算出部は、前記ビート信号の周波数に基づいて、前記ＦＭＣＷレーダ装置から障害物までの距離を算出しても良い。これにより、ＦＭＣＷレーダ装置用信号処理装置は、距離を高精度に算出することができる。
【００１４】
また、本発明の一態様は、ＦＭＣＷレーダ装置における送信波と受信波とのビート信号の信号処理を行うＦＭＣＷレーダ装置用信号処理方法であって、１つのアップビート区間又は１つのダウンビート区間であるサンプリング期間内にサンプリングされたビート信号である長さＭサンプルの第１データを、該サンプリング期間内にＫ個連続して取得し、取得された第１データの周波数領域への変換を行い、該変換の結果を第２データとし、変換されたＫ個の第２データの中に、異常な第２データである異常データが存在する否かの判定を行うことを実行する。
【００１５】
また、本発明の一態様は、ＦＭ変調波である送信波を生成して送信する送信部と、前記送信部により送信された前記送信波の反射波を受信して受信波とする受信部と、前記送信部により送信された前記送信波と前記受信部により受信された受信波とのビート信号を生成し、該ビート信号のサンプリングを行うビート信号生成部と、１つのアップビート区間又は１つのダウンビート区間であるサンプリング期間内にサンプリングされたビート信号である長さＭサンプルの第１データを、該サンプリング期間内にＫ個連続して取得する取得部と、前記取得部により取得された第１データの周波数領域への変換を行い、該変換の結果を第２データとする第１変換部と、前記第１変換部により変換されたＫ個の第２データの中に、異常な第２データである異常データが存在する否かの判定を行う判定部とを備える。
【００１６】
また、本発明の構成要素、または構成要素の任意の組合せを、方法、装置、システム、記録媒体、データ構造などに適用したものも本発明に含む。
【発明の効果】
【００１７】
開示のＦＭＣＷレーダ装置、ＦＭＣＷレーダ信号解析方法によれば、受信波から干渉を検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
【００１９】
本実施の形態に係るＦＭＣＷレーダ装置の構成について以下に説明する。
【００２０】
図１は、本実施の形態に係るＦＭＣＷレーダ装置の構成の一例を示すブロック図である。このＦＭＣＷレーダ装置は、送信アンテナ１１、送信ＡＭＰ１２、方向性結合器１３、ＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator）１４、変調回路１５、受信アンテナ２１、受信ＡＭＰ２２、ミキサ２３、ＩＦ（Intermediate Frequency）−ＡＭＰ２４、復調回路２５、Ａ／Ｄ変換部２６、信号処理部２７を有する。信号処理部２７は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＤＳＰ（Digital Signal Processor）等のプロセッサとメモリを有し、プログラムを実行する。
【００２１】
本実施の形態に係るＦＭＣＷレーダ装置の動作について以下に説明する。
【００２２】
変調回路１５は、上述した三角波状の送信周波数を示す変調信号を生成し、変調信号に相当する電圧信号として出力する。ＶＣＯ１４は、変調回路１５により出力された電圧信号からＦＭ変調を施した送信波を生成する。方向性結合器１３は、ＶＣＯ１４により出力された送信波を送信ＡＭＰ１１２とミキサ２３へ分配する。送信ＡＭＰ１２は、送信波を増幅する。送信アンテナ１１は、送信波を無線送信する。
【００２３】
送信波は、障害物により反射される。受信アンテナ２１は、障害物による反射波を受信して受信波とする。受信ＡＭＰ２２は、受信波を増幅する。ミキサ２３は、受信ＡＭＰ２２により出力された受信波と方向性結合器１３により出力された送信波とのミキシングを行ってビート信号を得る。ＩＦ−ＡＭＰ２４は、ミキサ２３により出力されたビート信号を増幅する。復調回路２５は、ビート信号のフィルタリングを行って不要な周波数の信号を除去する。Ａ／Ｄ変換部２６は、復調回路２５により出力されたビート信号のＡ／Ｄ変換を行う。信号処理部２７は、Ａ／Ｄ変換部２６により出力されたビート信号を用いて距離検出処理を行う。
【００２４】
信号処理部２７による距離検出処理について以下に説明する。
【００２５】
図２は、本実施の形態に係るターゲット検出処理の一例を示すフローチャートである。アップビート区間中又はダウンビート区間中にＡ／Ｄ変換部２６により出力される長さＮのサンプルデータを区間データとする。また、区間データを所定の部分数Ｋに分割した長さＭのサンプルデータを部分データとする。つまり、Ｎ＝Ｋ×Ｍである。まず、信号処理部２７は、Ｋ個の部分データを順次取得し、部分データの番号である部分番号ｉ（ｉ＝０，１，・・・Ｋ−１）を付してメモリに格納する（Ｓ１２）。
【００２６】
次に、信号処理部２７は、各部分データについてＭポイントのＦＦＴを行い、各ＦＦＴ結果を部分ＦＦＴデータとしてメモリに格納する（Ｓ１３）。次に、信号処理部２７は、部分ＦＦＴデータの比較により干渉を検出し、干渉のある部分ＦＦＴデータを特定してその部分番号を干渉部分番号とする干渉検出処理を行う（Ｓ１４）。
【００２７】
次に、信号処理部２７は、干渉部分番号の部分データである干渉部分データを全て０に置き換える（Ｓ３２）。次に、信号処理部２７は、全ての部分データを部分番号順に連結して長さＮの区間データを再構成する（Ｓ３３）。次に、信号処理部２７は、再構成された区間データについてＮポイントのＦＦＴを行い、ＦＦＴ結果を区間ＦＦＴデータとしてメモリに格納する（Ｓ３４）。
【００２８】
次に、信号処理部２７は、区間ＦＦＴデータにおける各サンプルのパワーの中からピークを検出し、検出されたピークのサンプル番号を区間ピークサンプル番号としてメモリに格納する（Ｓ３５）。次に、信号処理部２７は、区間ピークサンプル番号によりターゲットのビート周波数を算出し（Ｓ３６）、ターゲットのビート周波数と送信周波数の変化の傾きとによりＦＭＣＷレーダ装置から障害物までの距離を算出し（Ｓ３７）、このフローは終了する。
【００２９】
ここで、ＦＦＴのポイント数は、２の累乗であることが望ましい。つまり、Ｋ，Ｍ，Ｎは、それぞれ２の累乗であることが望ましい。
【００３０】
なお、信号処理部２７が全ての部分データを部分番号順に連結する際、全ての部分データに窓関数を掛けてから連結することにより、部分データ間の不連続を回避しても良い。
【００３１】
図３は、本実施の形態に係る干渉検出処理の一例を示すフローチャートである。まず、信号処理部２７は、各部分ＦＦＴデータにおける各サンプルのパワーの中からピークを検出し、検出されたピークのサンプル番号を部分ピークサンプル番号ｓ（ｉ）としてメモリに格納する（Ｓ４４）。次に、信号処理部２７は、ｉ＝２に設定する（Ｓ４５）。次に、信号処理部２７は、ｉ＜Ｋであるか否かの判定を行う（Ｓ５１）。
【００３２】
ｉ＜Ｋである場合（Ｓ５１，Ｙｅｓ）、信号処理部２７は、ｓ（ｉ−２），ｓ（ｉ−１），ｓ（ｉ）を取得する（Ｓ５２）。次に、信号処理部２７は、ｓ（ｉ−２）とｓ（ｉ−１）の差の絶対値であるピーク間距離ｄ０、ｓ（ｉ−１）とｓ（ｉ）の差の絶対値であるピーク間距離ｄ１、ｓ（ｉ）とｓ（ｉ−２）の差の絶対値であるピーク間距離ｄ２をそれぞれ算出する（Ｓ５３）。次に、信号処理部２７は、全てのピーク間距離ｄ０，ｄ１，ｄ２が所定の誤差閾値以下であるか否かの判定を行う（Ｓ５４）。
【００３３】
全てのピーク間距離が誤差閾値以下である場合（Ｓ５４，Ｙｅｓ）、ｉを１だけ増加させて（Ｓ５７）、処理Ｓ５１へ移行する。
【００３４】
ピーク間距離の中に誤差閾値を超えたものがある場合（Ｓ５４，Ｎｏ）、信号処理部２７は、ｓ（ｉ−２），ｓ（ｉ−１），ｓ（ｉ）の値の中で他の２つの値とのピーク間距離が最も大きいものを選択して干渉部分ピークサンプル番号とし、その部分番号を干渉部分番号とし、干渉部分番号と干渉部分ピークサンプル番号をメモリへ格納し（Ｓ５５）、処理Ｓ５７へ移行する。また、干渉部分番号の部分ＦＦＴデータを異常データと呼ぶ。
【００３５】
ｉ＜Ｋでない場合（Ｓ５１，Ｎｏ）、信号処理部２７は、干渉部分ピークサンプル番号に対応するビート周波数である与干渉ビート周波数を算出し、与干渉ビート周波数とその時点の送信周波数とから与干渉波の周波数である与干渉周波数を算出し、与干渉周波数をメモリへ格納し（Ｓ５９）、このフローは終了する。
【００３６】
なお、干渉検出処理において、信号処理部２７は、複数の部分ＦＦＴデータの性質を算出し、他の複数の部分ＦＦＴデータの性質と異なる性質を有する部分ＦＦＴデータを異常データとしても良い。部分ＦＦＴデータの性質は、例えば上述の干渉検出処理の例における部分ピークサンプル番号に対応する。
【００３７】
また、干渉検出処理において、信号処理部２７は、部分ＦＦＴデータにおけるフロアノイズの劣化やスパイク上のノイズの発生等の異常を検出することにより、異常が検出された部分ＦＦＴデータを異常データとしても良い。また、干渉検出処理において、信号処理部２７は、複数の部分ＦＦＴデータ同士で全てのサンプルの差分の総和を算出し、この値が所定の閾値より大きい部分ＦＦＴデータの異常データとしても良い。また、干渉検出処理において、信号処理部２７は、干渉検出の対象の部分ＦＦＴデータとその直前の部分ＦＦＴデータとの比較を行い、両者が類似していない場合、対象の部分ＦＦＴデータを異常データとしても良い。
【００３８】
図４は、本実施の形態に係る距離検出処理の一例を示すタイミングチャートである。この図の（ａ）は、ビート周波数の時間変化を表す。ここで、横軸は時間を示し、縦軸はビート周波数を示す。また、この図の（ｂ）は、部分データを示す。また、この図の（ｃ）は、部分ＦＦＴデータとその中で検出された干渉部分ＦＦＴデータとを示す。また、この図の（ｄ）は、干渉部分ＦＦＴデータに対応する部分データが０で置き換えられた部分データを示す。また、この図の（ｅ）は、再構成された区間データを示す。
【００３９】
上述した距離Ｒと各パラメータの関係式に示されるように、ターゲットまでの距離に相当するビート周波数は送信周波数に依存しない。また、図４に示されるように、信号処理部２７がアップビート区間中又はダウンビート区間中に取得された区間データを同じ長さの部分データに分割すれば、個々の部分データから得られるターゲットのビート周波数は同じである。
【００４０】
また、それぞれの部分データは搬送波周波数が異なるデータである。近傍の周波数からの干渉波は、搬送波周波数との差分がビート周波数となって現れるため、干渉波のビート周波数は、搬送波周波数に依存する。信号処理部２７は、この現象の差を用いて干渉を検出する。
【００４１】
本実施の形態によれば、信号処理部２７が１次ＦＦＴ（Ｓ１３）を行い、干渉検出処理により干渉を受けたと判定された部分データを０に置き換えることにより、干渉の影響を除去することができる。また、信号処理部２７が再構成された区間データを用いて２次ＦＦＴ（Ｓ３４）を行うことにより、２次ＦＦＴのポイント数（サンプルデータ長）が多くして送信周波数の周波数偏移幅を広くしても干渉の影響を避けることができ、高分解能でターゲットのビート周波数及び距離を算出することができる。
【００４２】
本実施の形態のＦＭＣＷレーダ装置における送信波をミリ波として、ミリ波レーダ装置に適用した応用例について説明する。
【００４３】
図５は、本実施の形態に係るミリ波レーダ装置の第１の応用例を示す概念図である。この図は、車両３１が壁３２へ接近する場合で、且つ車両３１と壁３２の間に子供３３が存在する場合を示す。この例において、本実施の形態に係るミリ波レーダ装置は、車両３１に搭載され、車両３１の後方に向けて送信波を送信する。本実施の形態に係るミリ波レーダ装置は、従来のミリ波レーダ装置より遥かに近い極近距離ターゲット（数１０ｃｍ以下）を検出できるため、従来のミリ波レーダ装置では困難であった壁３２と子供３３を分離して検出すること可能となる。また、本実施の形態に係るミリ波レーダ装置は更に、壁３２の他に障害物を検出した場合に、「後方の壁の手前に何かあります。」のような警告の音声を出力して運転手に知らせても良い。この例のように、本実施の形態に係るミリ波レーダ装置は、車両３１の後方の高度な安全確保を実現することができる。
【００４４】
図６は、本実施の形態に係るミリ波レーダ装置を用いた第２の応用例を示す概念図である。この図は、渋滞中の道路を車両が走行する場合を示す。この例において、本実施の形態に係るミリ波レーダ装置は、車両４１に搭載され、前方又は後側方に送信波を送信する。本実施の形態に係るミリ波レーダ装置は、従来のミリ波レーダ装置より遥かに近い極近距離ターゲット（数１０ｃｍ以下）を検出できるため、従来のミリ波レーダ装置では困難であった渋滞時のきめ細かい車間距離制御を実現することが可能となる。
【００４５】
本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他の様々な形で実施することができる。そのため、前述の実施の形態は、あらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、何ら拘束されない。更に、特許請求の範囲の均等範囲に属する全ての変形、様々な改良、代替および改質は、全て本発明の範囲内のものである。
【００４６】
以上の実施の形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
ＦＭＣＷレーダ装置における送信波と受信波とのビート信号の信号処理を行うＦＭＣＷレーダ装置用信号処理装置であって、
１つのアップビート区間又は１つのダウンビート区間であるサンプリング期間内にサンプリングされたビート信号である長さＭサンプルの第１データを、該サンプリング期間内にＫ個連続して取得する取得部と、
前記取得部により取得された第１データの周波数領域への変換を行い、該変換の結果を第２データとする第１変換部と、
前記第１変換部により変換されたＫ個の第２データの中に、異常な第２データである異常データが存在する否かの判定を行う判定部と、
を備えるＦＭＣＷレーダ装置用信号処理装置。
（付記２）
前記第１変換部は、Ｍ点のＦＦＴにより第１データの周波数領域への変換を行う、
付記１に記載のＦＭＣＷレーダ装置用信号処理装置。
（付記３）
更に、
前記判定部により前記異常データが存在すると判定された場合、前記異常データに対応する第１データの値を所定の第３データの値に置き換え、Ｋ個の第１データを取得された順に連結して（Ｍ×Ｋ）サンプルの第４データを生成する生成部と、
前記生成部により生成された第４データの周波数領域への変換を行い、該変換の結果を第５データとする第２変換部と、
前記第２変換部により変換された第５データに基づいて、前記ＦＭＣＷレーダ装置から障害物までの距離に関する情報を算出する算出部と、
を備える、
付記１に記載のＦＭＣＷレーダ装置用信号処理装置。
（付記４）
前記第２変換部は、（Ｍ×Ｋ）点のＦＦＴにより第４データの周波数領域への変換を行う、
付記３に記載のＦＭＣＷレーダ装置用信号処理装置。
（付記５）
Ｋ及びＭは、２の累乗である、
付記２に記載のＦＭＣＷレーダ装置用信号処理装置。
（付記６）
前記判定部は、それぞれの第２データの性質を算出し、他の複数の第２データと異なる性質を有する第２データを異常データとする、
付記１に記載のＦＭＣＷレーダ装置用信号処理装置。
（付記７）
前記第２データの性質は、該第２データのパワーのピークの位置である、
付記６に記載のＦＭＣＷレーダ装置用信号処理装置。
（付記８）
前記第３データの値は、全て０である、
付記３に記載のＦＭＣＷレーダ装置用信号処理装置。
（付記９）
前記算出部は、前記第５データのパワーのピークの位置を算出し、該ピークの位置に基づいて、ビート信号の周波数を算出する、
付記３に記載のＦＭＣＷレーダ装置用信号処理装置。
（付記１０）
前記算出部は、前記ビート信号の周波数に基づいて、前記ＦＭＣＷレーダ装置から障害物までの距離を算出する、
付記９に記載のＦＭＣＷレーダ装置用信号処理装置。
（付記１１）
ＦＭＣＷレーダ装置における送信波と受信波とのビート信号の信号処理を行うＦＭＣＷレーダ装置用信号処理方法であって、
１つのアップビート区間又は１つのダウンビート区間であるサンプリング期間内にサンプリングされたビート信号である長さＭサンプルの第１データを、該サンプリング期間内にＫ個連続して取得し、
取得された第１データの周波数領域への変換を行い、該変換の結果を第２データとし、
変換されたＫ個の第２データの中に、異常な第２データである異常データが存在する否かの判定を行う、
ことを実行するＦＭＣＷレーダ装置用信号処理方法。
（付記１２）
前記第１データの周波数領域への変換は、Ｍ点のＦＦＴである、
付記１１に記載のＦＭＣＷレーダ装置用信号処理方法。
（付記１３）
更に、
前記異常データが存在すると判定された場合、前記異常データに対応する第１データの値を所定の第３データの値に置き換え、Ｋ個の第１データを取得された順に連結して（Ｍ×Ｋ）サンプルの第４データを生成し、
生成された第４データの周波数領域への変換を行い、該変換の結果を第５データとし、
変換された第５データに基づいて、前記ＦＭＣＷレーダ装置から障害物までの距離に関する情報を算出する、
ことを実行する、
付記１１に記載のＦＭＣＷレーダ装置用信号処理方法。
（付記１４）
前記第４データの周波数領域への変換は、（Ｍ×Ｋ）点のＦＦＴである、
付記１３に記載のＦＭＣＷレーダ装置用信号処理方法。
（付記１５）
Ｋ及びＭは、２の累乗である、
付記１２に記載のＦＭＣＷレーダ装置用信号処理方法。
（付記１６）
それぞれの第２データの性質を算出し、他の複数の第２データと異なる性質を有する第２データを異常データとする、
付記１１に記載のＦＭＣＷレーダ装置用信号処理方法。
（付記１７）
前記第２データの性質は、該第２データのパワーのピークの位置である、
付記１６に記載のＦＭＣＷレーダ装置用信号処理方法。
（付記１８）
前記第３データの値は、全て０である、
付記１３に記載のＦＭＣＷレーダ装置用信号処理方法。
（付記１９）
前記第５データのパワーのピークの位置を算出し、該ピークの位置に基づいて、ビート信号の周波数を算出する、
付記１３に記載のＦＭＣＷレーダ装置用信号処理方法。
（付記２０）
ＦＭ変調波である送信波を生成して送信する送信部と、
前記送信部により送信された前記送信波の反射波を受信して受信波とする受信部と、
前記送信部により送信された前記送信波と前記受信部により受信された受信波とのビート信号を生成し、該ビート信号のサンプリングを行うビート信号生成部と、
１つのアップビート区間又は１つのダウンビート区間であるサンプリング期間内にサンプリングされたビート信号である長さＭサンプルの第１データを、該サンプリング期間内にＫ個連続して取得する取得部と、
前記取得部により取得された第１データの周波数領域への変換を行い、該変換の結果を第２データとする第１変換部と、
前記第１変換部により変換されたＫ個の第２データの中に、異常な第２データである異常データが存在する否かの判定を行う判定部と、
を備えるＦＭＣＷレーダ装置。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本実施の形態に係るＦＭＣＷレーダ装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図２】本実施の形態に係るターゲット検出処理の一例を示すフローチャートである。
【図３】本実施の形態に係る干渉検出処理の一例を示すフローチャートである。
【図４】本実施の形態に係る距離検出処理の一例を示すタイミングチャートである。
【図５】本実施の形態に係るミリ波レーダ装置の第１の応用例を示す概念図である。
【図６】本実施の形態に係るミリ波レーダ装置の第２の応用例を示す概念図である。
【図７】従来のＦＭＣＷレーダ装置における周波数変化の一例を示すタイミングチャートである。
【図８】ＦＭＣＷレーダ装置における距離Ｒと各パラメータの関係式である。
【図９】ＦＭＣＷレーダ装置における距離分解能ΔＲの算出式である。
【符号の説明】
【００４８】
１１ 送信アンテナ、１２ 送信ＡＭＰ、１３ 方向性結合器、１４ ＶＣＯ、１５ 変調回路、２１ 受信アンテナ、２２ 受信ＡＭＰ、２３ ミキサ、２４ ＩＦ−ＡＭＰ、２５ 復調回路、２６ Ａ／Ｄ変換部、２７ 信号処理部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＦＭＣＷレーダ装置における送信波と受信波とのビート信号の信号処理を行うＦＭＣＷレーダ装置用信号処理装置であって、
１つのアップビート区間又は１つのダウンビート区間であるサンプリング期間内にサンプリングされたビート信号である長さＭサンプルの第１データを、該サンプリング期間内にＫ個連続して取得する取得部と、
前記取得部により取得された第１データの周波数領域への変換を行い、該変換の結果を第２データとする第１変換部と、
前記第１変換部により変換されたＫ個の第２データの中に、異常な第２データである異常データが存在する否かの判定を行う判定部と、
を備えるＦＭＣＷレーダ装置用信号処理装置。
【請求項２】
前記第１変換部は、Ｍ点のＦＦＴにより第１データの周波数領域への変換を行う、
請求項１に記載のＦＭＣＷレーダ装置用信号処理装置。
【請求項３】
更に、
前記判定部により前記異常データが存在すると判定された場合、前記異常データに対応する第１データの値を所定の第３データの値に置き換え、Ｋ個の第１データを取得された順に連結して（Ｍ×Ｋ）サンプルの第４データを生成する生成部と、
前記生成部により生成された第４データの周波数領域への変換を行い、該変換の結果を第５データとする第２変換部と、
前記第２変換部により変換された第５データに基づいて、前記ＦＭＣＷレーダ装置から障害物までの距離に関する情報を算出する算出部と、
を備える、
請求項１又は請求項２に記載のＦＭＣＷレーダ装置用信号処理装置。
【請求項４】
前記第２変換部は、（Ｍ×Ｋ）点のＦＦＴにより第４データの周波数領域への変換を行う、
請求項３に記載のＦＭＣＷレーダ装置用信号処理装置。
【請求項５】
前記判定部は、それぞれの第２データの性質を算出し、他の複数の第２データと異なる性質を有する第２データを異常データとする、
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のＦＭＣＷレーダ装置用信号処理装置。
【請求項６】
ＦＭＣＷレーダ装置における送信波と受信波とのビート信号の信号処理を行うＦＭＣＷレーダ装置用信号処理方法であって、
１つのアップビート区間又は１つのダウンビート区間であるサンプリング期間内にサンプリングされたビート信号である長さＭサンプルの第１データを、該サンプリング期間内にＫ個連続して取得し、
取得された第１データの周波数領域への変換を行い、該変換の結果を第２データとし、
変換されたＫ個の第２データの中に、異常な第２データである異常データが存在する否かの判定を行う、
ことを実行するＦＭＣＷレーダ装置用信号処理方法。
【請求項７】
ＦＭ変調波である送信波を生成して送信する送信部と、
前記送信部により送信された前記送信波の反射波を受信して受信波とする受信部と、
前記送信部により送信された前記送信波と前記受信部により受信された受信波とのビート信号を生成し、該ビート信号のサンプリングを行うビート信号生成部と、
１つのアップビート区間又は１つのダウンビート区間であるサンプリング期間内にサンプリングされたビート信号である長さＭサンプルの第１データを、該サンプリング期間内にＫ個連続して取得する取得部と、
前記取得部により取得された第１データの周波数領域への変換を行い、該変換の結果を第２データとする第１変換部と、
前記第１変換部により変換されたＫ個の第２データの中に、異常な第２データである異常データが存在する否かの判定を行う判定部と、
を備えるＦＭＣＷレーダ装置。
【請求項１】
ＦＭＣＷレーダ装置における送信波と受信波とのビート信号の信号処理を行うＦＭＣＷレーダ装置用信号処理装置であって、
１つのアップビート区間又は１つのダウンビート区間であるサンプリング期間内にサンプリングされたビート信号である長さＭサンプルの第１データを、該サンプリング期間内にＫ個連続して取得する取得部と、
前記取得部により取得された第１データの周波数領域への変換を行い、該変換の結果を第２データとする第１変換部と、
前記第１変換部により変換されたＫ個の第２データの中に、異常な第２データである異常データが存在する否かの判定を行う判定部と、
を備えるＦＭＣＷレーダ装置用信号処理装置。
【請求項２】
前記第１変換部は、Ｍ点のＦＦＴにより第１データの周波数領域への変換を行う、
請求項１に記載のＦＭＣＷレーダ装置用信号処理装置。
【請求項３】
更に、
前記判定部により前記異常データが存在すると判定された場合、前記異常データに対応する第１データの値を所定の第３データの値に置き換え、Ｋ個の第１データを取得された順に連結して（Ｍ×Ｋ）サンプルの第４データを生成する生成部と、
前記生成部により生成された第４データの周波数領域への変換を行い、該変換の結果を第５データとする第２変換部と、
前記第２変換部により変換された第５データに基づいて、前記ＦＭＣＷレーダ装置から障害物までの距離に関する情報を算出する算出部と、
を備える、
請求項１又は請求項２に記載のＦＭＣＷレーダ装置用信号処理装置。
【請求項４】
前記第２変換部は、（Ｍ×Ｋ）点のＦＦＴにより第４データの周波数領域への変換を行う、
請求項３に記載のＦＭＣＷレーダ装置用信号処理装置。
【請求項５】
前記判定部は、それぞれの第２データの性質を算出し、他の複数の第２データと異なる性質を有する第２データを異常データとする、
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のＦＭＣＷレーダ装置用信号処理装置。
【請求項６】
ＦＭＣＷレーダ装置における送信波と受信波とのビート信号の信号処理を行うＦＭＣＷレーダ装置用信号処理方法であって、
１つのアップビート区間又は１つのダウンビート区間であるサンプリング期間内にサンプリングされたビート信号である長さＭサンプルの第１データを、該サンプリング期間内にＫ個連続して取得し、
取得された第１データの周波数領域への変換を行い、該変換の結果を第２データとし、
変換されたＫ個の第２データの中に、異常な第２データである異常データが存在する否かの判定を行う、
ことを実行するＦＭＣＷレーダ装置用信号処理方法。
【請求項７】
ＦＭ変調波である送信波を生成して送信する送信部と、
前記送信部により送信された前記送信波の反射波を受信して受信波とする受信部と、
前記送信部により送信された前記送信波と前記受信部により受信された受信波とのビート信号を生成し、該ビート信号のサンプリングを行うビート信号生成部と、
１つのアップビート区間又は１つのダウンビート区間であるサンプリング期間内にサンプリングされたビート信号である長さＭサンプルの第１データを、該サンプリング期間内にＫ個連続して取得する取得部と、
前記取得部により取得された第１データの周波数領域への変換を行い、該変換の結果を第２データとする第１変換部と、
前記第１変換部により変換されたＫ個の第２データの中に、異常な第２データである異常データが存在する否かの判定を行う判定部と、
を備えるＦＭＣＷレーダ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−１４４８８（Ｐ２０１０−１４４８８Ａ）
【公開日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１７３６８５（Ｐ２００８−１７３６８５）
【出願日】平成２０年７月２日（２００８．７．２）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月２日（２００８．７．２）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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